Blattquellung bei Dehydrierung: Koordination mit hydraulischer Verwundbarkeit und Trockenheitstoleranz

Die Blattquellung bei Dehydrierung ist seit über 100 Jahren von Interesse, insbesondere da sie während Trockenperioden sichtbar extrem wird. Allerdings ist wenig über ihre korrelative Beziehung zur Physiologie bekannt. Computersimulationen des hydraulischen Systems des Blattes zeigten, dass eine Reduktion der hydraulischen Leitfähigkeit der Mesophyllwege außerhalb des Xylems zu einem starken Rückgang der hydraulischen Leitfähigkeit des Blattes (K(leaf)) führen würde. Für 14 unterschiedliche Arten prüften wir die Hypothese, dass Quellung während der Dehydrierung (d.h. in der gesamten Blattdicke, Zell- und Luftspaltstärke sowie Blattfläche) mit einer Reduktion von K(leaf) bei abnehmendem Blattwasserpotential (Ψ(leaf)) assoziiert ist. Wir testeten Hypothesen über die Verknüpfung der Blattquellung mit strukturellen und physiologischen Parametern der Wasserverhältnisse, einschließlich Elastizitätsmodul, osmotischem Druck bei vollem Turgor, Turgorverlustpunkt (TLP) und kutikulärer Leitfähigkeit. Arten, die aus feuchten Lebensräumen stammen, zeigten während der Dehydrierung eine erhebliche Quellung, bevor sie TLP erreichten, im Gegensatz zu Arten, die aus trockenen Lebensräumen stammen. Zwischen den Arten korrelierte der Rückgang von K(leaf) bei leichter Dehydrierung (d.h. die Anfangsneigung der K(leaf) gegen Ψ(leaf) Kurve) mit dem Rückgang der Blattdicke (die Neigung der Blattdicke gegen Ψ(leaf) Kurve), wie aufgrund der Vorhersagen aus Computersimulationen zu erwarten war. Die Abnahme der Blattdicke vor TLP korrelierte zwischen den Arten mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul und einem weniger negativen osmotischen Druck bei vollem Turgor, ebenso wie die Abnahme der Blattfläche zwischen vollem Turgor und Trocknung im Ofen. Diese Ergebnisse deuten auf eine Rolle der Blattquellung im hydraulischen Rückgang während leichter Dehydrierung hin, mit potenziellen Auswirkungen auf die Trockenheitsanpassung für Zellen und Blätter, die die ökologischen Verteilungen von Pflanzen beeinflussen.